Guia Didático do Professor Animação Mudanças de Estado da Matéria Propriedades mecânicas e térmicas dos materiais Química 1ª Série Ensino Médio CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor Coordenação Didático-Pedagógica Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Redação Gabriel Neves Revisão Projeto Gráfico Eduardo Dantas Diagramação Isabela La Croix Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider Produção Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Realização Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação Ministério da Ciência e Tecnologia Ministério da Educação Objetivo geral: Reconhecer as transformações do estado físico da matéria. Objetivos específicos: Animação (Software) Tema: Mudanças de Estado da Matéria Área de aprendizagem: Química Conteúdo: Propriedades mecânicas e térmicas dos materiais Conceitos envolvidos: ponto de fusão, ponto de ebulição, calor e estados físicos clássicos da matéria. Público-alvo: 1ª série do Ensino Médio Apresentar os estados físicos da matéria mais comuns em nosso cotidiano; Explicar as razões por trás da transformação do estado físico da matéria; Descrever os processos de transformação do estado físico da matéria. Pré-requisitos: Não há pré-requisitos. Tempo previsto para a atividade: Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das atividades propostas.
Introdução A principal finalidade deste guia é oferecer elementos que possam contribuir para o desenvolvimento pedagógico de suas aulas. As informações oferecidas devem ser consideradas como sugestões que poderão se adequar às necessidades de seus alunos. Lembre-se que a sua experiência e o conhecimento do contexto no qual suas aulas se inserem irão determinar a melhor forma para a realização das atividades. Ao fazer seu planejamento, não se esqueça de verificar a disponibilidade dos computadores na data prevista para a aula. Também é importante observar os requisitos técnicos para a utilização do software: Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux. Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes recursos: Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; Recurso de Javascript habilitado pelo navegador. Animação Propriedades mecânicas e térmicas dos materiais Mudanças de estado da matéria
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor professor! Leia as descobertas de uma pesquisa realizada a respeito da concepção dos alunos sobre a mudança de estados físicos no artigo de ROSA, Maria e SCHNET- ZLER, Roseli. Sobre a importância do conceito transformação química no processo de aquisição 1. 2. Apresentação do Tema Um dos modos de categorizar os objetos que existem é através do estado da matéria, ou seja, sólido, líquido e gasoso. Sem muito esforço é possível levantar muitos exemplos de matérias em cada um desses estados, como um refrigerante que está no estado líquido, pedras que se encontram no estado sólido ou o gás de cozinha no estado gasoso. É possível que algumas substâncias mudem de estado se a temperatura e a pressão no ambiente mudarem suficientemente. Provoque a curiosidade dos seus alunos, falando-lhes que tudo que conhecemos pode ser transformado! Atividades Na Sala de Computadores Estados de uma matéria do conhecimento químico. Química Nova na Escola, nº 8, novembro de 1998, p. 31-35. Quando falamos em matéria, nos referimos, de forma generalizada, às substâncias que compõem todos os objetos físicos. Isso engloba os átomos, moléculas e outras partículas que possuem massa. Assim sendo, o estado de uma matéria é a fase em que a substância se encontra em determinado ambiente. Disponível em http:// Existem três estados que são os mais comuns de se ver, por isso chamados de estados clássicos, que são o estado qnesc.sbq.org.br/online/ sólido, o líquido e o gasoso. Esses estados podem ser descritos de muitas formas, abaixo algumas distinções: qnesc08/pesquisa.pdf Estado sólido: as moléculas da matéria ficam arrumadas de forma simétrica, assumindo posições muito próximas e compactadas (por exemplo, metais) ou estruturas sem simetria, mas que também estão compactadas (por exemplo, o vidro e os polímeros). Nos objetos sólidos, o movimento dos átomos é bastante limitado, fazendo com que essas matérias apresentem alta densidade, rigidez e dureza, mantendo sua forma, independentemente do recipiente em que possam vir a estar. Estado líquido: as moléculas da matéria mantêm-se próximas, mas sem posições fixas nem compactadas. Isso faz com que os líquidos assumam a forma do recipiente que os comporta. Estado gasoso: as moléculas da matéria ficam bastante afastadas entre si, por isso, não possuem forma definida e são altamente volúveis, ocupando assim o volume inteiro do recipiente que os comporta. 4 Aponte que existem outros estados da matéria, como plasma (um gás super aquecido) ou o condensado de Boseeistein (um sólido super resfriado), assim como alguns outros estados que são alvo de experimentos científicos.
Dia de mudança: quando uma matéria muda de estado físico A matéria sempre se adapta ao ambiente, é por isso que podemos observar a mudança de estado nas substâncias. O exemplo mais clássico é o da água; podemos observar as três fases clássicas com bastante facilidade, pois seu ponto de fusão e ponto de ebulição são alcançáveis com as ferramentas que possuímos em nosso cotidiano, como geladeiras e fogareiros. O estado da matéria vai depender da temperatura e pressão presentes no ambiente. O gráfico abaixo demonstra essa relação: A transição entre estados físicos, geralmente, respeita algumas regras importantes. Uma delas é que as mudanças de temperatura e de estado físico não ocorrem juntas, ao mesmo tempo. Usando a água como exemplo, o gelo ganha energia (na forma de calor) e sua temperatura começa a subir para o ponto de fusão (0 ºC); até alcançar esse ponto, não muda de estado físico. Animação Propriedades mecânicas e térmicas dos materiais Mudanças de estado da matéria Uma vez que atinja seu ponto de fusão, a temperatura para de se alterar, porém o gelo começa a derreter-se e tornar-se água em sua forma líquida. Quando a água chega ao estado totalmente líquido, sua temperatura volta a subir normalmente. Observe no gráfico abaixo a fusão da água: T(c ) 0-10 Q(cal) Mudança de estado físico sem alteração de temperatura Subida de temperatura sem mudança de estado físico Esse fenômeno se repete em qualquer uma das mudanças de estado, seja na ebulição, solidificação, ou qualquer outra alteração. Aproveite este momento para explicar todas as possíveis transformações dos estados clássicos da matéria. 5
Conteúdos Digitais Multimídia Guia Didático do Professor dica! Leia sobre um dos papéis da transformação da matéria em nosso mundo no artigo de FELIX, Erika Pereira e CARDOSO, Arnaldo Alves. Fatores Ambientais que Afetam a Precipitação Úmida. Química Nova na Escola, nº 21, maio de 2005, p. 47-50. Fusão x solidificação: a fusão é o processo de transformação do estado sólido para o estado líquido, sendo chamado ponto de fusão a temperatura em que o ganho subsequente de calor (caloria) inicia a transformação. O inverso desse fenômeno é a solidificação, na qual ocorre a transformação do estado líquido para o sólido através da perda de calor, seguindo as mesmas regras da fusão. Vaporização x liquefação: a vaporização é a passagem do estado líquido para o estado gasoso através do aumento discreto ou intenso da temperatura. Dependendo da quantidade de calor recebida, ocorre a ebulição (calor recebido de forma alta e intensa) ou a evaporação (calor recebido de forma mais leve e lenta). O inverso desse processo é a liquefação, também chamada de condensação, em que a perda de calor transforma um gás em líquido. Sublimação: a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso, e vice-versa, é chamada de sublimação e só ocorre em condições muito particulares. Por esse motivo é raro vermos em nosso cotidiano substâncias que executem essa transformação. Disponível em http:// qnesc.sbq.org.br/online/ qnesc21/v21a10.pdf professor! Acompanhe atentamente o desenvolvimento da atividade, interferindo apenas quando necessário! 3. a) b) 4. Atividades Complementares A água é um bom exemplo para demonstrar as mudanças de estado da matéria. Mas você, professor, pode usar também um pouco de parafina para que seus alunos observem a ocorrência dessas transformações em outras substâncias. Para isso, retire 3 mm de cera de uma vela comum e coloque esse pequeno pedaço em uma colher. Acenda a vela e deixe a colher em cima do fogo até que possam observar as mudanças. Quando a parafina ficar líquida, tire-a do fogo para solidificá-la. Depois permita que a cera passe para o estado gasoso. Ao final da atividade, seus alunos devem registrar o que observaram. Verifique a possibilidade de levar a turma para visitar um vidreiro. Depois, peça que os alunos façam um relatório sobre a transformação do vidro em objetos. Avaliação O desempenho dos alunos durante a atividade indicará se os objetivos da aula foram atingidos e se há necessidade ou não de revisar o que foi apresentado. Além disso, ao final da atividade, vocês poderão avaliar e refletir sobre o tema da animação.
ANIMAÇÃO - SOFTWARE EQUIPE PUC-RIO Coordenação Geral do Projeto Pércio Augusto Mardini Farias Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio Assistência Produção de Conteúdos PUC-Rio CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação Geral Gilda Helena Bernardino de Campos Coordenação de Software Renato Araujo Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque Coordenação de Produção dos Guias do Professor Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa Assistência de Produção dos Guias do Professor Tito Tortori Redação Alessandra Muylaert Archer Gabriel Neves Design Isabela La Croix Romulo Freitas Revisão Alessandra Muylaert Archer